Báo cáo mạng tốc độ cao (1)

Mục lục Mục lục Lời nói đầu Danh mục hình vẽ Phần I: Tổng quan truyền thông quang 1.1 Khái niệm truyền thông quang 1.2 Môi trường truyền dẫn cáp quang 1.3 Ưu/nhược điểm truyền thông quang so với cáp điện 1.4 Các thông số quan trọng 1.5 Các giao thức liên quan đến truyền thông quang 10 Phần II: Remote I/O 12 2.1 Khái niệm Remote I/O 12 2.2 Các chuẩn truyền thông sử dụng hệ thống Remote I/O 13 Phần III: Các thành phần hệ thống Remote I/O Siemens 15 3.1 PLC S7 – 1200 15 3.2 DP Master 16 3.3 DP Slave, module Distributed I/O 16 Phần IV: Thiết kế, mô 18 4.1 Bài toán đặt 18 4.2 Các bước thiết kế 19 4.3 Kết mô 21 Kết luận 23 Lời nói đầu Sự phát triển nhanh chóng hệ thống tự động hóa cơng nghiệp đòi hỏi phương thức truyền tin an tồn, xác tin cậy Phương thức liên lạc đó, nhiều ứng dụng, phải thỏa mãn yêu cầu ngặt nghèo cơng nghiệp chống nhiễu, an tồn cháy nổ, khoảng cách truyền xa,… thiết bị hệ thống mạng công nghiệp đặt cách xa, yêu cầu mà phương thức truyền thông “cổ điển” dựa cáp đồng trục hay cáp đơi dây xoắn khó đáp ứng Trước đòi hỏi gắt gao ấy, truyền thông quang, Remote I/O lên ứng viên phù hợp Tuy có tính vơ trội, truyền thơng quang có nhược điểm khiến cho dù tốt xong chưa thể thay hoàn toàn cáp đồng phần lớn ứng dụng nay, việc lựa chọn dùng cáp quang, dùng cáp đồng vô quan trọng có liên quan trực tiếp đến chi phí chất lượng hệ thống Chính vấn đề nêu nên khn khổ tập lớn mơn Mạng tốc độ cao, nhóm chúng em tìm hiểu truyền thơng quang, Remote I/O sau thiết kế, mơ hệ thống mạng dựa truyền thông quang Remote I/O cho hệ thống điều khiển Siemens S7 – 1200 Mục đích tập lớn giúp thành viên nhóm lớp có kiến thức cần thiết truyền thông quang, hệ thống Remote I/O, cách thiết kế mạng công nghiệp sử dụng thiết bị hãng Siemens phần biết cách sử dụng phần mềm thiết kế TIA portal Đây kiến thức vô cần thiết mà kĩ sư tương lai phải trang bị Nội dung tập lớn gồm phần: Phần I: Tổng quan truyền thông quang Đinh Quang Minh Đồn Văn Sáng tìm hiểu (Minh thực phần khái niệm, Môi trường truyền dẫn, Ưu/nhược điểm truyền thông quang; Sáng thực phần giao thức liên quan, Các thông số quan trọng), Phần II: Remote I/O Nguyễn Văn Sơn tìm hiểu, Phần III: Các thành phần hệ thống Remote I/O Siemens Lê Đình Tuấn tìm hiểu, Phần IV: Thiết kế, mơ thực tất thành viên, tốn viết chương trình ladder xây dựng bạn Đinh Quang Minh bạn Vũ Thị Anh, chương trình chạy máy tính Vũ Thị Anh Phần trình bày Power Point Vũ Thị Anh đảm nhiệm chính, phần báo cáo Word Đinh Quang Minh thực Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Bùi Đăng Thảnh hướng dẫn phản biện đề tài tập lớn nhóm, đưa ý kiến đắn, tìm chữa lỗi sai nhóm trình bày Xin cảm ơn bạn lớp nhiệt tình phản biện, điểm chưa rõ ràng để nhóm kịp thời bổ sung sửa đổi Danh mục hình vẽ Hình 1: Ví dụ điều chế biên độ, tần số pha Hình 2: Sơ đồ khối hệ thống phát điều chế tín hiệu tần số hồng ngoại Hình 3: Ánh sáng truyền bên cáp quang dựa phản xạ tồn phần Hình 4: So sánh chiết suất, đường truyền ánh sáng tín hiệu loại cáp quang đơn chế độ, đa chế độ step – index graded – index Hình 5: Ánh sáng bị tán xạ bề mặt nhám Hình 6: Các cửa sổ truyền truyền thơng quang bước sóng tương ứng sóng mang 10 Hình 7: Mơ hình mạng truyền thơng cơng nghiệp trước sau xuất mơ hình Remote I/O 12 Hình 8: Cấu trúc hệ thống Remote I/O hoạt động theo chuẩn PROFIBUS - DP Siemens 13 Hình 9: Mơ hình hệ thống Remote I/O hoạt động theo chuẩn PROFINET IO Siemens 14 Hình 10: Một hệ thống Remote I/O Siemens với xuất DP Master CM 1243 - 16 Hình 11: Cấu hình module Distributed I/O loại ET200M 17 Hình 12: Mơ hình hệ thống Remote I/O tốn đề 18 Hình 13: Các Rack module PLC S7 – 1200 trang bị module DP Master CM1243 – 19 Hình 14: Cấu hình Rack module Distributed I/O ET200S 20 Hình 15: Sơ đồ mạng PROFIBUS - DP PROFINET IO hệ thống Remote I/O thiết kế 21 Hình 16: Đoạn chương trình ladder cho PLC 22 Phần I: Tổng quan truyền thông quang 1.1 Khái niệm truyền thông quang Truyền thông quang phương thức truyền thông từ thiết bị tới thiết bị khác dạng ánh sáng hồng ngoại thông qua môi trường truyền dẫn cáp quang Sóng hồng ngoại điều chế để mang theo thông tin Phương pháp điều chế điều chế biên độ AM, điều chế tần số FM điều chế pha PM Hình 1: Ví dụ điều chế biên độ, tần số pha Ngun lí hoạt động truyền thơng quang sau:  Đầu tiên, thơng tin lai với sóng mang (tần số hồng ngoại)  Tín hiệu hồng ngoại phát thiết bị Transmitter (thường LEDs Laser bán dẫn) truyền cáp quang  Thiết bị Reveiver (thường photodiode P-N) nhận tín hiệu hồng ngoại Thơng tin sau tách khỏi sóng mang Hình 2: Sơ đồ khối hệ thống phát điều chế tín hiệu tần số hồng ngoại 1.2 Môi trường truyền dẫn cáp quang 1.2.1 Cấu tạo ngun lí hoạt động Cáp quang mơi trường truyền dẫn tín hiệu truyền thơng quang Cáp quang sợi có đường kính nhỏ (từ vài đến vài trăm µm), làm từ nhựa, thủy tinh fluoride thủy tinh phosphate hoạt động dựa tượng phản xạ toàn phần Cấu tạo cáp quang gồm phần:  Lớp lõi nơi ánh sáng truyền  Lớp vỏ cladding có chiết suất thấp lớp lõi nhằm gây tượng phản xạ toàn phần, giữ cho ánh sáng truyền lớp lõi  Lớp phủ dẻo bên giúp bảo vệ sợi quang khỏi ẩm hỏng hóc Hình 3: Ánh sáng truyền bên cáp quang dựa phản xạ toàn phần 1.2.2 Phân loại cáp quang Nhìn chung, cáp quang chia làm loại lớn: Cáp quang đa chế độ (multimode) đơn chế độ (singlemode)  Cáp đa chế độ loại cáp đường kính lõi to (cỡ vài chục µm), thường dùng để truyền khoảng cách gần (